Jak měřit termočlost
Přehled teploty a termočlúku
Teplota je průměrná kinetická energie částic při měření vzorku objektu,
standardní jednotka je "stupeň". Teploty lze měřit různými způsoby a náklady a
přesnost měření se může lišit. Thermocouples jsou jedním z nejběžnějších teplotních senzorů
, protože termočlosty jsou relativně levné a přesné a mají relativně široký
rozsah měření.
Při každém dvou různých kovových kontaktech vytváří sestava kontaktního bodu nižší napětí bez zatížení
jako funkce teploty, což je termoelektrický efekt. Teplotní rozdíl je
Seebeckské napětí, do roku 1821, zjistilo fenomén fyzika Thomase Seebecka pojmenovaného. Toto napětí
není lineární vzhledem k teplotě, ale může být aproximován jako lineární pro malé
změny teploty nebo:
Kde ΔV je změna napětí, S je Seebeckův koeficient a ΔT je změna teploty.
Thermocouples jsou k dispozici v různých typech a jsou specifikovány většími písmeny podle
úmluvy Amerického národního institutu pro normalizační standardy (ANSI). Například termočláč typu J
sestává ze železného vodiče a vodiče slitiny mědi a niklu. Jiné typy termočlů
zahrnují B, E, K, N, R, S a T.
Jak měřit termočlost
znalosti na pozadí
Pro lepší pochopení toho, jak se měří termočlúky, je důležité porozumět
jak termočláky fungují. První část tohoto dokumentu vysvětlí základní zásady
termočlů, pozdější část termočlúku vysvětlí, jak dosáhnout připojení
mezi přístrojem a jak se měří teplota.
Termočlověk seebeckého napětí, je-li připojeno přímo k měřicímu systému, je připojeno
měřicího systému a vygeneruje další termočlúhl. To nelze měřit jednoduše
připojení k voltmetru nebo jinému měřicímu systému.
Obrázek 1. Termočláč typu J
Jak je znázorněno na obrázku 1, obvod používající termočlíček typu J na teplotě svíčky
Měření. K měděným svorkům sběru dat jsou připojeny dvě termočláčové linky
Zařízení. Všimněte si, že v tomto obvodu jsou tři kovové spoje - J1, J2 a J3. J1 je
termočlověkový měřicí bod, který vytváří Seebecké napětí úměrné teplotě ton
Svíčku. Kromě toho mají J2 a J3 každý svůj vlastní Seebeckův koeficient a v údajích
akviziční terminál bude produkovat teplotu úměrnou napětí teplotního rozdílu
, známé jako napětí na studené straně. Za účelem stanovení napěťové složky J1 je
znát teplotu kontaktů J2 a J3 a znát vztah mezi kontakty J2 a J3
kontaktní napětí a teplotu. Napětí spoje J1 lze tedy získat
odečtením parazitárních spojovacích napětí J2 a J3 od měřeného napětí.
Termočlosty vyžadují specifický teplotní odkaz, který kompenzuje studenou stranu
byla vygenerována chyba. Nejčastěji předepsanou metodou je použití teplotního senzoru, který může být
přímo číst pro získání referenční teploty spoje, minus parazitické koncové napětí
Komponenty. Tento proces, známý jako kompenzace studeného spoje, může zjednodušit výpočet studeného
kompenzace spojení pomocí vlastností některých termočlů.
Pomocí termočlúčtského zákona kovové přechodové vrstvy a dalších předpokladů vidíme, že
měření systému sběru napěťových dat závisí pouze na typu termočlúku,
napětí na měřicím terminálu a teplotu studeného spoje. Naměřené napětí
je nezávislý na napěťových složkách měřicích vodičů a studených svorek J2, J3.
Obrázek 2. Kovový přechodový vrstva termočlověk zákon
Zvažte obvod na obrázku 3. Tento obvod je podobný obvodu popsanému na obrázku 1
s tím rozdílem, že před spoj J3 je vložen krátký kus drátu ze slitiny mědi a niklu.
Všechny kontakty mají stejnou teplotu. Za předpokladu, že teploty spojovacích
stejný zákon o termočlúčasných vrstvách kovu uvádí, že obvod na obrázku 3 je
elektricky stejné jako obvod na obrázku 1. Proto kterýkoli z výsledků obvodu
Obr. 3 lze aplikovat na obvod znázorněný na obr.
Obrázek 3. Vložení dalšího vodiče do izotermálního prostředí
Kontakty na obrázku 3, J2 a J4 patří ke stejnému typu (slitina mědi a niklu); protože jsou v
izotermální prostředí, J2 a J4 mají stejnou teplotu. Vzhledem ke směru
proudu v obvodu, J4 produkuje seebecké kladné napětí, J2 produkuje Seebeckův negativní
Napětí. Kontakt proto kompenzuje vliv jeden druhého, měření celkového napětí je
Nula. Kontakty J1 a J3 jsou kontakty ze slitiny železa a mědi a niklu. Ale jejich teploty mohou být
jiné, protože nemusí být v izotermálním prostředí. Protože jsou v různých
teplotní prostředí, kontakty J1 a J3 mohou produkovat seebecké napětí, ale velikost je odlišná
. Aby se kompenzovala studená křižovatka J3, měří se teplota a aplikuje se
napětí se odečte od měření termočlúčtu.
použití symbolu VJx (Ty) k reprezentaci napětí generovaného spojem Jx při teplotě Ty,
obecný problém s termočláčem se zjednodušuje takto:
VMEAS= VJ1(TTc) + VJ3(TRef) (2)
Kde, systém sběru dat VMEAS, že naměřená hodnota napětí, TTC J1 spojovací termočlúhl
teplotu, řekl Tref referenční stranu teploty.
Všimněte si, že ve vzorci (2) představuje VJx (Ty) napětí generované při teplotě Ty
prostředí s ohledem na určitou referenční teplotu. Rovnice 2 platí tak dlouho, dokud VJ1 a
VJ3 jsou teplotní funkce související se stejnou referenční teplotou. Například NIST
termočlúčlová referenční tabulka, jak je popsáno výše, se generuje s referenčním koncem drženým při 0
stupně Celsia.
Vzhledem k tomu, že J3 a J1 jsou stejného typu, ale produkují relativní napětí, VJ3 (Tref) = -VJ1 (Tref).
Vzhledem k tomu, že VJ1 je napětí generované zkouškou typu termočlúku, může být napětí
přejmenováno na VTC. Proto lze typ 2 přepsat následujícím způsobem:
VMEAS= VTc(TTc) - VTc(TRef) (3)
Měřením VMEAS a Tref proto znáte vztah mezi termočlovým napětím a
teplotu, můžete určit teplotu na straně měření termočlúku.
Existují dvě technologie pro dosažení kompenzace studené křižovatky - kompenzace hardwaru a
softwarové kompenzace. Obě techniky vyžadují použití snímače přímého čtení k získání
referenční teplota. Snímač přímého odečtu má vstup, který je určen pouze
teploty měřicího bodu. Běžně se používají polovodičové senzory, teploměry a RTD
k měření teploty referenční strany přístroje.
Pomocí hardwarové kompenzace lze do obvodu vložit zdroj variabilního napětí, který odstraní
parazitické termoelektrické napětí. Zdroj variabilního napětí generuje kompenzační napětí
podle okolní teploty, která se přidává k korekčnímu napětí pro zrušení
nežádoucí signál teplotního rozdílu. Když jsou tyto parazitické signály odstraněny, jediný signál
měřeno systémem sběru dat je napětí měřené z termočlúčtového měření
. V případě hardwarové kompenzace je teplota terminálu systému sběru dat
nekorelované, protože parasitické termočlámové napětí v systému sběru dat bylo
Zrušena. Hlavní nevýhodou hardwarové kompenzace je, že každý termočlověk musí mít
lze přidat samostatný kompenzační obvod pro korekci kompenzačního napětí, které výrazně
zvýšit náklady na okruh. Za normálních okolností není kompenzace hardwaru
přesnost a softwarovou kompenzaci.
Nebo se můžete rozhodnout použít software pro kompenzaci studené křižovatky. Po použití
snímač přímého odečtu pro měření referenční teploty, může software připojit vhodný
napěťové hodnoty měřeného napětí, aby se eliminoval vliv napětí na straně za studena. Připomenout
3) že měřené napětí VMEAS se rovná (termočlúčatu) měřící rozdíl napětí
mezi koncovým bodem a studeným spojem.
Termočlúhlé výstupní napětí je vysoce neintegulární. Seebeckův koeficient se liší v důsledku tří
nebo více faktorů v rozsahu provozní teploty některých termočlů. Proto je nutné použít
polynom k modelování křivky napětí versus teplota v termočlúku nebo k použití
metody tabulky.
Připojte termočláč k přístroji
Tato část používá backplane NI cDAQ-9172 a termočlánk řady NI 9211 C jako
Příklad. Podobný postup platí pro připojení termočlů k různým přístrojům
(viz obrázek 4).
Požadované vybavení:
DAQ-9172 vysokorychlostní USB backplane pro NI CompactDAQ
NI 9211 čtyřkanálový, 14Sa / s, 24bitový, ∓ 80 milivoltový termočlověkový vstupní modul
Typ J termočlúl
Obrázek 4. Systém NI CompactDAQ
NI 9211 je vybaven 10pólový odnímatelným šroubovacím konektorem, který zajišťuje připojení pro
až čtyři termočláčové vstupní kanály. Každý kanál má spojovací bod pro kladné
termočlání, TC +, a připojení k záporné svorce TC-. NI 9211 má rovněž společný
kabelový bod, COM. Obvykle je tento port interně připojen ke vztažné uzemnění modulu
. Obrázek 5 znázorňuje přiřazení kabeláže pro každý kanál a obrázek 6 znázorňuje schéma zapojení.
Obrázek 5. Přiřazení terminálu
Obrázek 6. Diagram připojení
Zobrazit měření: NI LabVIEW
Nyní, když je termočláč připojen ke zkušebnímu zařízení, můžete použít grafické
programovací software pro přenos dat do počítače pro vizualizaci a analýzu.
Obrázek 7 znázorňuje příklad zobrazení naměřených teplotních dat v programování LabVIEW
Prostředí.
Přidat: č. 16, Silnice 3, Sanjiang Industry Zone, Shengzhou, Zhejiang, Čína
Kontakt:Eric Xie
E-mail:sale@benoelectric.com
Mob: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat & Whatsapp: +8615988295936
Webové stránky:www.benoindustry.com
